Особенностей флювиально-аккумулятивного рельефа и типов флювиальных отложений

     Встречаются и другие формы перекатов, в том  числе перекаты-россыпи – сплошные обмеления русла без отчетливо выраженных побочней. Меандр (от древнегреч. назв. р. Большой Мендерес в Турции) – изгибы (излучины), образованные рекой. У меандрирующих рек, или рек с излучинами, плёсы приурочены к вогнутым участкам берега, перекаты пересекают ось реки под острым углом от выпуклого участка берега одной излучины к выпуклому участку берега нижележащей по течению излучины. Следовательно, перекаты располагаются в тех местах, где русло имеет сравнительно малую кривизну, меняющую свой знак на обратный. Самая глубокая часть плёса и самая мелкая часть переката несколько сдвинуты вниз по течению относительно точек наибольшей и наименьшей кривизны русла (рис. 3).

     Рис. 73. Пространственное положение плесов и перекатов у меандрирующих  рек: а – поверхность побочней (прирусловых отмелей), возвышающихся над меженным уровнем воды; б – тела перекатов; в – плёсовые лощины; 0, 1, 2 – изобаты

     Большинство перекатов перемещается вниз по течению  реки. Их перемещение происходит преимущественно  во время половодья со скоростью  от нескольких дециметров до нескольких сотен метров в год. Перемещаясь  вниз по течению, побочни перекатов  вызывают местный размыв противоположного берега. У больших равнинных рек при прохождении побочня переката противоположный берег за несколько лет может отступить на 100 м и более.

     Аллювий, слагающий перекаты, характеризуется  довольно хорошей сортировкой и  четкой косой слоистостью. Аллювий плёсов менее сортирован. В основании аллювиальных отложений плёсов часто можно наблюдать базалъную (т.е. лежащую в основании аллювиальной серии отложений) фацию аллювия, представленную крупнообломочным материалом. Фация (от лат. fades – лицо, облик) – пласт или свита пластов, характеризующиеся одинаковыми литологическими признаками и содержащие одинаковые ископаемые органические остатки.

     В руслах рек часто встречаются  и такие формы рельефа, как  острова. Ветвление – фуркация – русла и образование островов обычно служит признаком повышенной аккумуляции на данном участке реки несомого ею обломочного материала. Особенно много островов, делящих русло на множество рукавов, наблюдается: 1) в дельтах рек, 2) при выходе горных рек на равнину, 3) в местах пересечения рекой отрицательных геологических структур, испытывающих погружение в настоящее время, 4) в межгорных впадинах, расположенных между поднимающимися хребтами, если река течет вкрест простирания геологических структур, и т.д. Во всех этих случаях аккумуляция материала является следствием падения скоростей течения в связи с уменьшением уклонов. Большинство речных островов имеет высоту, не превышающую среднюю высоту поймы, и затапливается в половодье.

     Общая схема образования аккумулятивного острова такова: в стрежневой зоне реки удельный расход наносов обычно максимальный, и поэтому при общем замедлении скорости течения (в результате подпора или уменьшения уклона) интенсивность аккумуляции здесь больше, чем у берегов. На стрежне реки вырастает осерёдок – не закрепленная растительностью отмель, лишь немного поднимающаяся над уровнем межени. Появление осерёдка приводит к разделению русла на протоки. В каждом из протоков в стрежневой зоне также может образоваться осерёдок, вызывающий более дробное деление потока, и т.д. С течением времени осерёдок, покрываясь растительностью, наращивается за счет аккумуляции наносов полых вод и постепенно становится островом. Остров перемещается вниз по реке за счет размыва его верхней по течению части — приверха и наращивания нижней — ухвостья. В местах интенсивной аккумуляции верховья островов могут перемещаться против течения реки. Такой регрессивный рост островов происходит за счет причленения к их приверхам осерёдков, спускающихся с вышележащего участка реки.

Излучины  русла_г их элементы и форма

  Извилистость  характерна для равнинных и полугорных рек, находящихся в стадии слабого  врезания или стабильного состояния продольного профиля. Лучше всего развиты излучины — меандры — у равнинных рек.

Рис. 74. Элементы излучин: L — шаг излучины; г — радиус излучины; h — стрела прогиба; В — ширина пояса меандрирования; b — ширина русла. А, Б, , Г, Е — формы излучин в плане 

  Полная  излучина (рис. 74) состоит из двух изгибов  — колен. В пределах каждого колена различают вершину и крылья изгиба. Проекция излучины на продольную ось долины называется ее шагом L. Выделяют также радиус кривизны излучины г. Расстояние от вершины колена до продольной оси долины называется стрелой прогиба h, пространство суши внутри колена — шпорой. Удвоенная величина стрелы прогиба представляет собой ширину пояса меандрирования В. Отношение длины излучины, измеренной по оси русла, к ее проекции на продольную ось долины называется коэффициентом извилистости. В среднем коэффициент извилистости меандрирующих рек равен 1,5, на отдельных участках 2 и более. В плане излучины могут иметь различную форму. Существуют первичные и вторичные излучины. Первичные излучины обусловлены рельефом земной поверхности, на которой заложился водоток. Вторичные излучины формируются в результате работы самого водотока. Первичные излучины отличаются от вторичных невыдержанностью размеров радиусов кривизны и неправильностью изгибов водотока. Ярким примером первичной излучины может служить Самарская лука на Волге, огибающая Жигулевские горы.

  Среди вторичных излучин выделяют три  типа: вынужденные, свободные и врезанные.

  Вынужденные меандры образуются в результате отклонения русла речного потока каким-либо препятствием: выходом скальных пород на дне долины, конусами выноса боковых притоков и др. Для вынужденных меандров характерны невыдержанность размеров и отсутствие закономерностей в их конфигурации и пространственном размещении. 

  Свободные, или блуждающие, меандры создаются самой рекой среди рыхлых аллювиальных осадков, слагающих пойму реки. Склоны долины и террасы в образовании этих излучин не участвуют. Форма, размеры и динамика свободных излучин обусловлены не случайными причинами, а определяются водностью и режимом реки. Наблюдения показывают, что у небольших (маловодных) и медленно текущих (равнинных) рек кривизна излучин больше, а ширина пояса меандрирования меньше, чем у больших, многоводных и быстро текущих рек. Таким образом, каждому водотоку присущи определенный, зависящий от водности и быстроты течения предельный радиус кривизны излучин и ширина пояса меандрирования.

  Берега  свободных излучин подвергаются деформациям направленного характера  и испытывают смещение в продольном и поперечном направлениях по отношению к оси долины реки. Скорости смещения излучин находятся в прямой зависимости от расхода воды и уклона и в обратной от высоты берегов и некоторых других факторов. В процессе синхронных перемещений в продольном и поперечном направлениях значительные изменения может претерпевать форма свободных излучин.

  Врезанные меандры образуются из свободных в результате интенсивной глубинной эрозии. В отличие от свободных меандров шпоры врезанных меандров не заливаются в половодье, и в каждую излучину входит выступ коренного склона долины реки или ее надпойменных террас, т.е. излучины долины повторяют излучины русла. Размеры врезанных меандров обычно больше, чем свободных. Они также смещаются вниз по течению и в поперечном к оси долины направлении, но скорости этих перемещений на несколько порядков меньше, чем у свободных излучин. Смещение врезанных меандров вниз по течению в условиях прекращения глубинной эрозии может привести к их уничтожению и образованию свободных излучин.

  Излучины, определяя гидравлическую структуру  изгиба потока, играют большую роль в формировании речных долин, прежде всего пойм и слагающих их фациальных разностей аллювия.

Строение  и рельеф пойм. Типы пойм

  Пойма. Формирование пойменной  долины. По определению Н.И. Маккавеева, пойма — это приподнятая над меженным уровнем воды в реке часть дна долины, покрытая растительностью и затопляемая во время половодья. Пойма образуется почти на всех реках (как горных, так и равнинных), имеющих переменный уро-

183

вень  воды и находящихся в стадии врезания, аккумуляции или стабильного  состояния продольного профиля. Пойма может отсутствовать только на участках порожисто-водопадного русла и в узких ущельях. Высота пойм зависит от высоты половодья. У рек, впадающих в крупные приемные бассейны, высота половодья убывает к устью. В соответствии с этим убывает и высота поймы. Так, относительная высота (над меженным уровнем реки) волжской поймы в районе Саратова достигает 11—12 м, у Волгограда она снижается до 7 м, а у Астрахани — до 2 м. В сужениях дна долины сезонная амплитуда уровней больше, чем на прилегающих участках расширений дна, поэтому и высота поймы возрастает на первых и убывает на вторых. Так как высота половодий изменяется от года к году, то наиболее высокие участки поймы затопляются редко, один раз в 10 или даже в 100 лет. Вследствие этого не всегда легко найти границу между поймой и надпойменной террасой. В таких случаях приходится руководствоваться почвенно-ботаническими признаками: смена луговых почв почвами зонального типа и появление в растительном покрове видов, не выносящих затопления (например, ковыля), помогают установить границу разлива, а следовательно, и границу поймы.

  Большая роль в формировании поймы и слагающих  ее различных фаций аллювиальных отложений принадлежит боковой эрозии рек. Последняя в значительной мере обусловливается извилистостью рек. Рассмотрим этот процесс на примере развития одного колена излучины реки (рис. 75).

  Каждая  капля потока по инерции стремится  двигаться прямолинейно. Поэтому при повороте русла вода устремляется к вогнутому берегу, подмывает его. Вогнутый берег становится обрывистым, начинает отступать,

Рис. 75. Схема образования прирусловой отмели: а — план; б — профиль; / — направление движения воды в поверхностных частях реки; 2 — направление придонных струй; 3 — контуры первоначального положения русла реки; 4 — участок берега, разрушенный в результате боковой эрозии; 5 — намытый берег (прирусловая отмель); 6 — коренные берега, сложенные песчано-глинистой толщей с включением грубообломочного материала; I—I, I—II — линии профилей

184

увеличивая  кривизну изгиба и ширину долины реки. Образовавшийся (вследствие подхода к вогнутому берегу поверхностных струй) поперечный уклон водной поверхности вызывает перемещение донных струй от вогнутого берега к выпуклому. Возникает винтообразное движение воды в потоке, приводящее к углублению русла реки у вогнутого берега. Материал, образовавшийся в результате подмыва берега и размыва русла, подвергается сортировке. Если берег сложен песчано-глинистой толщей с включением грубообломочного материала, глинистые частицы при размыве перейдут во взвешенное состояние и будут унесены рекой вниз по течению. Значительная часть песчаного материала относится донными струями к противоположному (выпуклому) берегу и там откладывается. В наиболее глубокой части реки (на дне плёса у обрывистого вогнутого берега) остается лишь наиболее крупный материал (валуны, галька, щебень), который и выстилает эту часть русла реки, образуя базальную фацию аллювия.

  Особенно  интенсивно река работает в половодье, когда увеличиваются масса воды и скорость ее течения, т.е. резко  возрастает живая сила потока. С падением уровня накопившийся у выпуклого берега песчаный материал выходит из-под воды, образует прирусловую отмель (рис. 76).

  Описанный процесс, повторяясь из года в год, ведет  к смещению русла реки в сторону вогнутого берега, к расширению прирусловой отмели, песчаные осадки которой, двигаясь вслед за отступающим руслом, постепенно перекрывают крупнообломочный материал, отложившийся в наиболее глубокой части реки, в плёсах. Прерывистость процесса наращивания прирусловой отмели

Рис. 76. Растущая прирусловая отмель у выпуклого участка берега (по Е.В. Шанцеру)

185

(за  счет причленения все новых  "порций" аллювия в период  весеннего половодья) находит отражение в ее рельефе, для которого характерна система параллельных дугообразных гряд — грив, разделенных межгрядовыми (межгривными) понижениями. Относительная высота грив колеблется от нескольких десятков дециметров до нескольких метров в зависимости от водности реки и высоты половодий (приложение 12).

  Образовавшаяся  прирусловая отмель заливается водой только в половодье. Высота полых вод над отмелью и скорость их течения значительно меньше, чем в пределах меженного русла реки. Они не мешают появлению на отмели растительности, которая, в свою очередь, начинает оказывать сопротивление движению полых вод и понижать скорость их течения. В пределах затопленной отмели создаются условия, благоприятствующие оседанию из воды взвешенных (глинистых) частиц, особенно на участках, удаленных от стрежня. С течением времени песчаные отложения расширяющейся прирусловой отмели оказываются перекрытыми более тонким материалом (суглинком, супесью). Прирусловая отмель превращается в пойму (рис. 77).